Vierschichtdiode (Thyristordiode)

Für die Vierschichtdiode werden auch die Bezeichnungen Thyristordiode oder Triggerdiode verwendet.
Die Vierschichtdiode ist ein Silizium-Einkristall-Halbleiter mit 4 Halbleiter-Schichten welchselnder Dotierung. Sie ist ein Schalter und hat einen hochohmigen und einen niederohmigen Zustand. Sie hat drei pn-Übergänge, wobei jeder pn-Übergang eine Diodenstrecke D_I-III darstellt. Die Anschlüsse werden als Anode (A) und Kathode (K) bezeichnet.
Im Stromkreis einer Vierschichtdiode muss mit einem Vorwiderstand R_V der Durchlassstrom begrenzt werden.

Schaltzeichen

Vierschichtdiode im hochohmigen Zustand

Liegt an der Anode negatives Potential, so sind die Diodenstrecken D_I und D_III in Sperrrichtung geschaltet. Die Diodenstrecke D_II ist in Durchlassrichtung geschaltet. Es fließt ein sehr kleiner Sperrstrom I_R.

Vierschichtdiode im niederohmigen Zustand

Liegt an der Anode positives Potential, so sind die Diodenstrecken D_I und D_III in Durchlassrichtung geschaltet. Die Diodenstrecke D_II ist in Sperrrichtung geschaltet. Die Vierschichtdiode sperrt auch bei dieser Polung, aber nur in einem bestimmten Spannungsbereich von U_AK. Vergrößert man die Spannung U_AK, so wird die Vierschichtdiode plötzlich niederohmig (leitend).

Kennlinienfeld

Im Kennlinienfeld einer Vierschichtdiode unterscheidet man den Sperrbereich, den Blockierbereich, den Übergangsbereich und den Durchlassbereich.
Im Sperrbereich fließt ein sehr geringer Strom. Das ist dann der Fall, wenn die Spannung U_AK negativ ist. Bei der Sperrspannung U_Rab kommt es zu einem Durchbruch. Die Diode kann dabei zerstört werden.
Im Blockierbereich befindet sich die Vierschichtdiode in einem hochohmigen Zustand. Ist die Spannung U_AK positiv und hat die Schaltspannung U_S erreicht, geht sie in den niederohmigen Zustand über. Dieser Teil der Kennlinie ist der Übergangsbereich.
Der größte Teil einer Spannung fällt, aufgrund des niederohmigen Zustandes, an einen Vorwiderstand R_V ab. Die Spannung an der Vierschichtdiode sinkt bis auf die Haltespannung U_H ab. Wird die Haltespannung U_H und der Haltestrom I_H (Wert wegen Exemplarstreuung ungenau) unterschritten, wird die Vierschichtdiode wieder hochohmig.
Im Durchlassbereich ist die Vierschichtdiode niederohmig. Die geringe Haltespannung steigt mit zunehmenden Haltestrom. Der Durchlassstrom I_F muss mit einem Vorwiderstand R_V begrenzt werden.

Anwendungen

• in Zähler- und Impulsschaltungen
• in Schaltstufen der elektronischen Fernsprechvermittlungstechnik
• in Verknüpfungsglieder der Digitaltechnik
• Ansteuerung von Thyristoren
• im Bereich kleiner Leistungen